1. No category

Etude des caractéristiques des débris de décombres
dans l’aire métropolitaine de Port-au-Prince (Haïti)
Jean B.J.
Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics – Port-au-Prince, Haïti
URGéo – Faculté des Sciences – Université d’Etat d’Haïti, Port-au-Prince, Haïti
Joseph Y.-F.
Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics – Port-au-Prince, Haïti
RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est d’analyser et de comprendre les caractéristiques minéralogiques, chimiques et physicomécaniques des débris de décombres dans l’aire métropolitaine de Port-au-Prince afin de proposer des solutions pour
leur utilisation dans la fabrication des matériaux de construction en Haïti. L’étude technique s’est limitée au site de
Truitier, immense site de stockage et de recyclage des débris, dans la région de Port-au-Prince.
3
Sur ce site, une quantité importante de débris (environ 5 m ) de matériaux ont été prélevés pour les analyses
minéralogiques, chimiques et physico-mécaniques. Ces analyses ont été conduites dans les laboratoires du LNBTP, du
BME et de la FDS. Les résultats de ces analyses ont montré que les matériaux des débris de décombres contiennent un
pourcentage moyen de calcaire (> 59%), des graviers et sables, des argiles et des débris de végétaux. Ces matériaux
de décombres sont à rejeter pour la fabrication de béton de qualité courante. Ils peuvent néanmoins être recyclés et
réutilisés dans les travaux de maçonnerie et éventuellement en couche de fondation de chaussée, lorsqu’ils sont traités.
Ils pourraient être utilisés en couche de roulement pour des routes en terre battue soumises à des programmes
d’entretiens réguliers.
Cette étude fournit également les résistances moyennes à 28 jours des éprouvettes-témoins de bétons avec ces
matériaux. La résistance des bétons à 28 jours des débris de décombres à Truitier est d’environ 22.8 MPa. Des mesures
de résistances en compression simple ont été également effectuées sur des blocs de ciment, des prismes et des
éprouvettes de mortier réalisés avec ces mêmes matériaux à ce même âge.
Des mesures de vitesses ultrasoniques et d’indice sclérométrique ont également été réalisées sur les cylindres de
béton afin d’ausculter la quantité de vides retrouvés dans le confectionnement des cylindres et d’estimer leur résistance.
En sus de l’influence des vides, ces mesures révèlent de très bonne corrélation avec les résistances moyennes des
éprouvettes en compression simple.
ABSTRACT
The objective of this paper focuses on the analyse and good understanding of the mineralogical, chemical, physical and
mechanical characteristics of materials debris in the metropolitan area of Port-au-Prince to propose solutions for using in
construction materials in Haiti. The technical study is limited to the Truitier site, a huge storage and debris recycling site,
in the region Port-au-Prince.
3
On this site, a large amount of debris (approximately 5 m ) of material were collected for mineralogical, chemical,
physical and mechanical analysis. These analyzes were conducted in the laboratories of LNBTP, BME and FDS. The
results of these analyzes showed that the materials debris contain an average percentage of limestone (> 59%), gravel
and sand, clays and plant debris. These materials are to be rejected for making ordinary concrete. They can however be
recycled and reused in the masonry work and pavement base-course layer when treated. They could be used for
surfacing roads subject to a regular maintenance program.
This study also provides mean resistance at 28 days of test-control concrete made with these materials. The
resistance of concrete debris Truitier at 28 days is about 22.8 MPa. Resistance measurements in unconfined
compression were also conducted on cement blocks, prisms and mortar specimens with the same materials at the same
age.
Measurements of ultrasonic speeds (Pundit) and rebound number (Sclerometer) were also performed on concrete
cylinder to measure the amount of voids found in the manufacturing of cylinders (presence of internal microcracks) and
estimate their resistance. In addition to the influence of voids, the results show very good correlation with the average
strength of the specimens in unconfined compression.
1
INTRODUCTION
Cet article présente la démarche et les résultats des
études techniques réalisés sur les débris de décombres
prélevés sur le site de Truitier. Il est le fruit d’un projet de
recherche « Gestion des débris de décombres dans l’aire
métropolitaine de Port-au-Prince » mené par le
Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics
(LNBTP) avec la collaboration des laboratoires du Bureau
des Mines et de l’Energie (BME) et de la Faculté des
Sciences (FDS). Les résultats de ce projet, partiellement
financé par le Programme des Nations Unies pour le
Développement (PNUD), sont l’aboutissement des efforts
conjugués de plusieurs institutions (LNBTP, BME et FDS)
qui ont participé à ce travail pendant environ cinq mois
lors des études techniques. Ces résultats sont destinés à
fournir une référence technique pour l’utilisation des
débris de décombres dans la fabrication de matériaux de
construction.
2
LOCALISATION ET DESCRIPTION DU SITE DE
STOCKAGE ET DE RECYCLAGE DE TRUITIER
Le site de Truitier (Figure 1) est une aire de déposition de
tous types de déchets en opération depuis environ 20 ans
à Port-au-Prince. Il est utilisé actuellement comme site
autorisé de stockage et de traitement des débris de
décombres du 12 janvier 2010. Ce site autorisé vise à
gérer les débris de décombres à partir d’une stratégie de
réutilisation et de recyclage de ces débris. Cette stratégie
détermine la conduite à tenir en ce qui concerne la
propriété de ces matériaux qui seront générés sur le site,
afin de fournir des matières premières utilisables dans la
reconstruction et la réfection de routes, de remblais, etc.
Ce site est situé dans le quartier de Cité Soleil à Portau-Prince, à environ 3.5 km au nord-ouest de l’aéroport
international Toussaint Louverture. Sa superficie actuelle
où les débris de décombres (béton, appareils ménagers,
et plusieurs autres matériaux) sont déposés est d’environ
12 hectares. Le volume de débris de décombres, audessus du niveau du sol d’origine, est estimé à 750000
3
m . Les couches superficielles sont constituées
généralement d’alluvions quaternaires. Elles font partie de
la « Formation de la Rivière Grise » qui contient en
général des dépôts détritiques, des couches alternées de
basaltes extrusifs, de galets de calcaire et de cherts
entrecoupés de minces lits de marnes, silts gris-bleu et
argiles (Integrity Disaster Consultants, LLC 2010).
3
PRÉLEVEMENT D’ECHANTILLONS
Les prises d’échantillons de débris de décombres (environ
5m3) ont été effectuées avec le plus grand soin pour la
validité des essais au laboratoire. Ces échantillons,
prélevés à partir des débris de construction accumulés
(constitués en majorité de matériaux ayant été extraits
des carrières et/ou des rivières) ont été broyés, traités et
dépoussiérés sur le site de déposition. Ils seront
considérés comme représentatifs du site concerné.
Les prélèvements ont été réalisés respectivement à
l’aide d’une pelle manuelle et d’une pelle mécanique sur
le site à ciel ouvert de Truitier. Ces prélèvements ont été
mis dans des sacs et sachets pour transporter au LNBTP
et dans un camion pour transporter à Haïti Bloc. Ensuite,
ils ont été stockés au laboratoire d’essai du LNBTP où ils
feront par la suite l’objet de nombreux essais techniques
de laboratoire.
4
CARACTÉRISATIONS
MINÉRALOGIQUE
CHIMIQUE DES DÉBRIS DE DÉCOMBRES
4.1 Caractérisation minéralogique
L’analyse minéralogique des débris de décombres a été
réalisée au laboratoire de géologie du BME à partir des
études faites à la loupe binoculaire. Cette analyse montre
les différents minéraux qui composent les matériaux
examinés. Dans ces matériaux, on retrouve des grains de
conglomérats, des grains de calcaires dans la mésostase
sableuse, des sols argileux et des débris de végétaux.
4.2 Caractérisation chimique
La prédiction du comportement des débris de décombres
dans un mélange exige une connaissance approfondie de
leur composition chimique. Leur étude chimique peut
aider à l’identification des composés chimiquement
réactifs ou instables.
L’étude chimique repose sur les essais techniques
réalisés aux laboratoires du BME et de l’URE (Unité de
Recherche en Environnement) de la FDS. Ces essais ont
été déterminés à l’aide des analyses quantitatives de
carbonate de calcium (CaCO3), de chaux vive (CaO), de
carbonate de magnésium (MgCO3), d’oxyde de
magnésium (MgO), de chlorures dissous, de teneur en
soufre total et de sulfate dissous. Les résultats de ces
analyses sont consignés au Tableau 1.
Tableau 1. Analyse chimique des débris de décombres
Débris de décombres - Truitier
Figure 1. Différentes parties du site de débris de
décombres à Truitier
ET
CaCO3 (%)
89.13
MgCO3 (%)
2.09
CaO (%)
50.07
MgO (%)
0.95
Teneur en chlore (PPM)
266.3
soufre total
absent
sulfate dissous
absent
Le Tableau 1 présente les pourcentages en CaCO3,
MgCO3, CaO et MgO pour les matériaux de décombres
analysés. Parmi les composés présents, soulignons la
présence de CaCO3 à un pourcentage élevé dans ces
matériaux de décombres (89.13%). Dans ce tableau, est
également présentée la valeur de teneur en chlore de ces
matériaux. Cette valeur de teneur en chlore est très faible,
largement inférieure à 20000 ppm (concentration en
chlorure de sodium généralement tolérable dans le
béton). Donc, les matériaux de décombres examinés
contribueront très peu à des réactions corrosives en
présence d’autres ingrédients de malaxage du béton (eau
de gâchage, adjuvant et matériaux cimentaires) ou à
l’exposition à l’eau de mer ou à un air salin en région
côtière.
Les résultats des analyses en soufre total (sulfure et
sulfate) présent dans ces matériaux ont été également
montrés au Tableau 1. Ces résultats mettent en évidence
l’absence des ions de sulfures qui indiquent l’absence de
matériaux sulfureux (pyrite) et l’absence d’ions de
sulfates. Ces matériaux ne peuvent pas provoquer des
réactions sulfatiques internes dans un béton.
4.3
•
•
•
Los Angeles,
Micro Deval,
Essai CBR.
Les résultats de ces différents essais réalisés sur
l’échantillon de décombres prélevés sont rassemblés au
tableau 2.
Le matériau de décombres est impropre. Il contient
13% de fines (< 0.08mm), son coefficient « Los Angeles »
est égal à 33, supérieur au maximum de 30 exigé pour un
béton de qualité courante. Son coefficient « Micro-Deval »
est égal à 44. Ce matériau est à rejeter pour la fabrication
de béton de qualité courante. Il peut néanmoins être
utilisé dans les travaux de maçonnerie et en remblai.
Analyse de la réactivité alcali-silice
L’analyse de réduction en alcalinité effectuée sur les
matériaux de décombres est illustrée à la Figure 2. Cette
figure donne une représentativité de ces matériaux (point
rouge) sur la courbe de réaction alcali-silice. Ces
matériaux présentent une réduction en alcalinité de 555
mmol/l. Ils seraient inoffensifs pour une teneur en silice de
l’ordre de 450 mmol/l et moins (concentration minimale en
silice susceptible de provoquer des réactions alcalines).
5
CARACTöRISATION PHYSICO-MöCANIQUE DES
DÉBRIS DE DÉCOMBRES
Les matériaux de décombres analysés ont été soumis aux
essais suivants sur toute la masse de l’échantillon au
LNBTP :
•
•
•
•
Analyses granulométrique et sédimentométrique,
Équivalent de sable,
Poids spécifique des grains solides et poids
volumique sec,
Essai Proctor,
Figure 2. Courbe de réaction alcali-silice, ASTM C 289-03
Tableau 2. Caractéristiques physiques et essais de portance des matériaux
Site
Description
Classif.
USCS
Distribution dimensionnelle des grains
% passant au tamis d’ouverture
40
mm
20
mm
10
mm
4.75
mm
2
mm
0.08
mm
84
72
57
44
31
13
Essais de portance
Truitier
Grave
limoneuse
GL
Équivalent
sable
Poids
Vol.
Los
Angeles
Micro
Deval
ESV
ESP
γs
(kN/m3)
LA
MD
35
33
25.89
33
44
CBR
wopt
(%)
γdmax
(kN/m3)
à 95% de
l’optimum
à 98% de
l’optimum
11.65
19.0
19.70
29.79
6
6.1
•
•
ANALYSE DES CONSTITUANTS DES BöTONS
Granulats
Les matériaux de décombres ont été également utilisés
dans des formulations de bétons binaires et de mortier au
LNBTP. Ces matériaux ont été écrêtés sur les tamis de
6.3 mm et de 31.5 mm afin de séparer le sable du gravier.
De ce fait, le sable est de granularité 0/6.3 et le gravier de
granularité 6.3/31.5.
Les granulats des bétons binaires sont surtout les
sables et les graviers. Ces granulats ont été soumis aux
essais de laboratoire suivants :
•
•
•
Équivalent de sable,
Essai de propreté.
Les résultats des différents essais réalisés sur ces
granulats sont listés dans les Tableaux 3 et 4.
6.2 Eau et ciment
L’eau propre du robinet est utilisée dans la préparation
des mélanges en laboratoire (LNBTP). Elle est réputée ne
contenir aucun agent nocif susceptible d’altérer la qualité
du béton. Toutefois, elle n’a fait l’objet d’aucune analyse
chimique dans ce travail.
Le ciment utilisé provient de la Centrale Varreux
(CIVA). Il s’agit d’un ciment tous usages de type ASTM
C1157 GU (General Use).
Analyse granulométrique,
Poids volumique apparent,
Poids spécifique des grains solides,
Granulats
de Truitier
Sable de
Truitier
Gravier de
Truitier
%
passant
Diamètre
(en mm)
Tableau 3. Analyse granulométrique des granulats (sables et graviers) en provenance de Truitier
Distribution dimensionnelle des grains
% passant au tamis d’ouverture
0.08
0.315
1.25
2.50
3.15
5.0
8.0
10.0
12.5
16.0
25.0
31.5
40
50
22
33
54
70
77
94
100
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
28
38
49
61
90
100
-
-
Tableau 4. Caractéristiques physiques des granulats (sables et graviers) en provenance de Truitier
Granulats
de Truitier
Sable de
Truitier
Gravier de
Truitier
7
7.1
Équivalent
sable
de
Poids Vol. (kN/m3)
Los
Angeles
Micro Deval
Abs. d’eau
(%)
Module
finesse
ESV
ESP
App.
35
33
13.73
25.90
-
-
-
2.81
0.80
-
-
12.75
21.5
33
44
7.05
–
10.0
MISE AU POINT DES
BöTON HYDRAULIQUE
Méthode utilisée
FORMULATIONS
DU
La méthode utilisée pour les formulations du béton est la
méthode pratique simplifiée de « Dreux-Gorisse », dont
les paramètres de base sont :
•
•
de Propreté
(%)
Grains
solides
La plasticité désirée,
Le rapport ciment /eau.
Rappelons que cette méthode a pour seul but de
permettre de définir d’une façon simple et rapide une
formule de composition à peu près adaptée au béton
étudiée, mais que seules quelques gâchées d’essai et la
confection d’éprouvettes permettront d’ajuster au mieux la
composition à adopter définitivement en fonction des
qualités souhaitées et des matériaux effectivement
utilisés, Dreux et Festa (2006).
A partir des résultats des essais réalisés en laboratoire
sur les matériaux de décombres, nous avons déterminé
les proportions optimales des différents constituants des
mélanges. La quantité de 350 kg de ciment par mètre
3
cube (350 kg/m ) de béton a été adoptée.
7.2 Dosage
L’étude a été menée en visant une plasticité normale,
correspondant à un affaissement au cône d’Abrams de 7
cm.
L’abaque, préconisé par la méthode de DreuxGorisse, liant le rapport C/E à l’ouvrabilité désirée, permet
3
d’obtenir pour un dosage en ciment de 350 kg/m de
béton, un rapport C/E de l’ordre de 1.74. Cette valeur est
susceptible d’être modifiée en fonction de l’état d’humidité
des granulats et de la quantité de fines contenues dans le
squelette granulaire.
7.3
Mélanges théoriques
Les squelettes optimaux des mélanges binaires réalisés à
partir des courbes granulaires de référence et des lignes
de partage sont obtenus à partir des mélanges des
constituants granulaires dans les proportions indiquées
dans le Tableau 5.
Tableau 5. Pourcentage optimal des granulats dans le
mélange
Béton étudié Q350
Sable (%)
Gravier (%)
Truitier
26.35
73.75
En fonction des caractéristiques des constituants et
des différentes corrections, le LNBTP propose, dans le
Tableau 6, le dosage équivalent pour l’obtention d’un
mètre cube de béton.
Tableau 8 présente les résistances moyennes des blocs
de ciment (fabriqués par l’Entreprise Haïti Bloc), classés
en quatre catégories selon les informations fournies par la
dite entreprise : C2-3G, C1-3G, C2-2, C1-1. Chaque
catégorie a été dosée différemment (C2-3G – 2 sacs de
3
ciment (équivalent à 0.04 m ) et 3 sceaux (5 gallons par
3
sceau équivalent au total à 0.057 m ) de gravier et 0.5
3
m de sable de matériaux de décombres ; C1-3G – 1 sac
3
3
de ciment, 0.057 m de gravier et 0.5 m de sable de
matériaux de décombres ; C2-2 – 2 sacs de ciment et 0.5
3
m de sable de matériaux de décombres ; C1-1 – 1 sac
3
de ciment et 0.5 m de sable de matériaux de
décombres). Le Tableau 9 présente également les
résistances moyennes des éprouvettes (cubes – 5.08 cm
d’arête et prismes – base carrée de 4 cm de côté et 16
cm de longueur) de mortiers obtenues à ces mêmes
âges.
Tableau 6. Dosage (Q350) du béton de Truitier
Constituants
Dosage
pondéral
(masse en kg)
Dosage volumique
(volume en litre)
Pour
3
1m
Pour
3
1m
Gravier
1147.62
Sable
491.23
Ciment
350.00
Eau
201.15
Densité réelle du béton frais : 2.19
8
RöSISTANCE
öTUDIöS
894.48
356.06
318.18
201.15
MöCANIQUE
Pour 1 sac de
ciment
de
42.5 kg
108.62
43.24
38.64
24.43
Tableau 7. Résultats des essais de compression sur les
cylindres de béton
DES
BöTONS
A partir des mélanges réalisés avec le dosage pondéral
indiqué, une série d’éprouvettes ont été confectionnées et
immergées dans l’eau, après démoulage au lendemain de
leur confection.
8.1
Figure 4. Essai d’écrasement à la presse sur (a) cylindres
de béton, (b) blocs de ciment et (c) éprouvettes de mortier
Essais de compression simple
Les essais de compression simples (essais destructifs)
sont prévus à 3, 7 et 28 jours sur les éprouvettes
cylindriques, sur les blocs de ciment et sur les cubes et
prismes de mortier conservés dans l’eau. Ils sont réalisés
sous une presse automatique de type 101/3000 E de la
marque Form-Test Seidner pouvant atteindre une charge
de rupture de 3000 kN pour les cylindres et les blocs
(Figure 4a et 4b) et sous une presse automatique de type
ADR Digital Readout Unit de la marque ELE International
avec une charge maximale de rupture de 2000 kN pour
les cubes et prismes de mortiers (Figure 4c).
Les résistances moyennes obtenues à 3, 7 et 28 jours
de la série d’éprouvettes cylindriques fabriquées de 6
pouces de diamètre et de 12 pouces de hauteur (rapport
h/d = 2 ou élancement de 2 imposés pour tous les
échantillons cylindriques analysés afin d’éviter une forte
atténuation) sont résumées dans le Tableau 7. Le
Dosage
Q350
Charge
Résistance
Age en moyenne de moyenne
rupture
obtenue
jours
en kN
en MPa
Écarttype
en MPa
3
137
7.6
7
188
10.3
1.33
0.58
28
268
22.8
0.34
Tableau 8. Résultats des essais de compression sur les
différentes catégories de blocs de ciment
Dosage
C2-3G
C1-3G
C2-2
Charge
Résistance
Age en moyenne de moyenne
rupture
obtenue
jours
Écarttype
en kN
en MPa
en MPa
3
153
5.5
1.5
7
158
5.6
1.4
28
344
12.3
1.1
3
66
2.4
0.7
7
129
4.6
0.6
28
168
6
0.3
3
85
3
0.1
7
149
5.3
1.1
28
199
7.1
0.1
C1-1
3
66
2.4
0.9
7
68
2.4
0.6
28
137
5.9
0.7
Tableau 9. Résultats des essais de compression sur les
cubes et les prismes de mortier
Dosage
Cube
Prisme
9
Charge
Résistance
Age en moyenne de moyenne
rupture
obtenue
jours
Écarttype
en kN
en MPa
en MPa
3
21
8.2
0.1
7
26.4
10.4
0.3
28
28.4
11.2
0.3
3
1
0.2
0.03
7
1
0.3
0.1
28
1
0.4
0.03
où, a est la distance parcourue ou hauteur du cylindre,
t est la différence entre le temps lu t’ et le temps zéro t0.
Le temps t0 est le temps de passage dans un cylindre de
béton.
Le Tableau 10 présente les résultats des mesures
ultrasoniques réalisées sur neuf cylindres de béton.
Les
vitesses
ultrasoniques
mesurées
longitudinalement sont comprises entre 3394 m/s et 4164
m/s. Les valeurs les plus faibles reviennent aux cylindres
de béton après 3 jours, celles des bétons après 28 jours
présentent des vitesses plus élevées. Ces vitesses
dépendent de la nature des matériaux de décombres, de
leur densité sèche et de leur porosité. Ces valeurs
moyennes correspondent à des résistances en
compression simple variant entre 7.6 - 22.8 MPa.
ESSAIS NON-DESTRUCTIFS
Les essais non-destructifs permettent d’ausculter le béton
sans affecter son état physique. Ces essais ont été
réalisés uniquement sur les éprouvettes cylindriques de
béton (rapport h/d = 2). Ils permettent de suivre l’évolution
qualitative du béton durant son âge (3, 7 et 28 jours). De
plus, ces essais peuvent fournir une estimation de la
résistance du béton, ce qui conduit à des économies de
temps et de moyens par rapport aux essais destructifs
(essai de compression simple).
9.1
Essai de propagation d’ondes dans le béton
Le dispositif expérimental utilisé est une unité PUNDIT
(Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating
Tester) qui est constituée d’un générateur d’impulsions
électriques, de deux transducteurs avec extrémités
planes. Cette unité dispose en plus d’un amplificateur et
d’un dispositif électronique de chronométrage permettant
de mesurer l’intervalle de temps qui s’écoule entre la
détection du son par le transducteur d’enclenchement et
la détection de son arrivée au transducteur de
déclenchement, intégrés dans le générateur d’impulsion.
Les mesures effectuées avec les transducteurs à
extrémités planes ont été appliquées avec de la graisse
comme agent couplant afin d’assurer un bon contact entre
le béton et les transducteurs. Nous avons utilisé de la
graisse, car elle est recommandée si seules les ondes P
sont requises et à faible pression de contact, ce qui
correspond à notre cas. Ces mesures ultrasoniques ont
été réalisées au LNBTP. La Figure 5 représente le
dispositif expérimental PUNDIT.
Les mesures ont été réalisées suivant l’axe
longitudinal passant par les bases des cylindres. Ces
mesures ont été effectuées sur les cylindres de béton
après 3, 7 et 28 jours, dans les conditions idéales de
laboratoire. La vitesse v de propagation des ondes dans
le cylindre est donnée par la formule :
v = a / t (en m/s)
[1]
Figure 5. Dispositif
longitudinale
ultrasonique
avec
mesure
Tableau 10. Vitesse ultrasonique des cylindres à 3, 7 et
28 jours
Age en jours
3
7
28
Pundit (µs)
89.8
91.7
89.8
77.3
77.1
78.1
73.1
72.1
73.2
v (m/s)
3394.21
3323.88
3394.21
3943.08
3953.31
3902.69
4169.63
4227.46
4163.93
9.2 Essai de dureté de surface par rebondissement à
l’aide d’un scléromètre
L’équipement utilisé est un scléromètre permettant
d’estimer la résistance du béton en mesurant sa dureté
superficielle par rebondissement d’une masselotte.
Les mesures par scléromètre ont été effectuées au
LNBTP aux différents âges des éprouvettes de béton.
Ces mesures permettent de déterminer des indices
sclérométriques aux différents points du béton afin de
préciser l’homogénéité de sa résistance. Elles sont une
moyenne de cinq valeurs obtenues dans un quadrillage
de la section de l’éprouvette. La Figure 6 montre l’appareil
utilisé pour réaliser ce type d’essai.
Tableau 12. Mesures des essais de compression, de
Pundit et de Scléromètre
Age
jours
Scléromètre
en Resistance à la Vitesse
ultrasonique (V) (S)
compression (fck)
3
7
28
Figure 6. Mesure des indices sclérométriques sur les
éprouvettes cylindriques
Le Tableau 11 reprend les valeurs de l’indice
sclérométrique moyen pour chaque âge des éprouvettes
de béton. Les valeurs de la résistance en compression
simple sont également estimées dans ce tableau. Ces
valeurs de la résistance sont plus élevées que celles
obtenues en compression simple. Les essais
sclérométriques seules ne peuvent se substituer aux
essais de résistance à la compression.
Tableau 11. Indices sclérométriques mesurés sur chaque
éprouvette et résistances en compression estimées
Indice
sclérométri- Rscléromètre
(MPa)
que moyen
Age en
Indice sclérométrique
jours
3
7
28
3394
24
6.1
3324
23
7.7
3394
23.8
9.9
3943
26.8
10.1
3953
26.8
11
3903
26.2
23.0
4170
36
22.4
4227
36
22.8
4164
35.2
La fonction d’estimation est exprimée de la façon
suivante :
b
c
fck = a.V .S
[2]
où, a, b et c sont des constantes,
V, la vitesse ultrasonique en m/s,
S, la valeur de rebond.
On peut déterminer les constantes a, b et c à partir
des données du Tableau 12 pour créer les courbes
d’estimations correspondant le mieux aux données
relatives aux âges de béton.
Le Tableau 13 obtenu à l’aide d’un tableur Excel ®
utilisant la fonction ‘’LN’’ et ‘’DROITEREG’’ affiche les
valeurs relatives aux coefficients a, b et c. Les coefficients
‘’b’’ pour la vitesse et ‘’c’’ pour le rebond sont lus
directement. Tandis que pour la constante ‘’a’’, il est
nécessaire de convertir à la forme correcte à l’aide de la
fonction exponentielle.
23
23
23
26
25
24
22
22
23
24
24
24
24
22
25
28
26
28
26
26
26
26
26
28
28
26
26
26
27
26
c(S)
b(V)
a
2.68691898
0.016424199
-6.62009757
0.37360606
0.71451442
4.8196011
0.97608746
0.090348884
#N / A
122.457161
6
#N / A
1.99921622
0.048977525
#N / A
36
37
37
34
36
37
36
36
37
34
36
10
8.8
33
36
36
23.6
14.6
26.6
18.6
Tableau 13. Mesures des coefficients ‘’a’’, ‘’b’’ et ‘’c’’
35.7
32.9
35
CORRELATION
ENTRE
LES
DESTRUCTIFS ET NON DESTRUCTIFS
ESSAIS
Pour créer une courbe d’estimation de la résistance à la
compression du béton, il est nécessaire de corréler les
mesures de vitesses d’impulsions ultrasoniques données
par le Pundit et les mesures de rebond à l’aide du
scléromètre sur les cylindres de béton. Cette corrélation
permettra de prévoir la résistance à la compression
simple déterminée à partir de la presse automatique.
Les mesures effectuées à l’aide des essais de
compression simple, de Pundit et de scléromètre sont
listées dans le Tableau 12.
Ainsi, la fonction d’estimation pour cet ensemble de
données de décombres serait :
-3
0.0164
fck = 1.3333x10 .V
.S
corrélation de 0.9761.
2.6869
avec un coefficient de
Les résultats de cette analyse, combinant les deux
méthodes (Pundit et Scléromètre) pour estimer la
résistance à la compression simple du béton, sont donnés
à la Figure 7. Cette courbe d’estimation donne un
coefficient de corrélation significativement élevé 0.9761 et
permet d’obtenir une relation qui lie ces deux paramètres
à la résistance en compression du béton. Ce modèle
d’estimation, déterminé seulement à partir de neuf points
d’essai expérimentaux sur ces matériaux de décombres,
donne de très bonne corrélation entre ces paramètres.
Mais, elle doit être considérée avec circonspection
(nécessité d’avoir plus de points d’essai expérimentaux
pour généraliser ce modèle d’équation de matériaux de
décombres). Toutefois, ces deux méthodes combinées
pourraient servir, dans les limites de leur utilisation, à
l’évaluation de la résistance du béton des matériaux de
décombres.
20.0
routes en terre battue soumises à des programmes
d’entretiens réguliers.
Ce travail s’est également intéressé à la relation entre
les résistances des cylindres de bétons déterminées par
les essais d’écrasement et par les essais non-destructifs.
Les essais d’écrasements étant les essais usuels pour
déterminer la résistance en compression du béton, il
ressort de l’ensemble des résultats que la combinaison
des essais non-destructifs (Pundit et scléromètre) soit très
bien corrélée, à partir d’un modèle mathématique, aux
résistances en compression et varie dans le même sens.
Ces essais non-destructifs pourraient alors servir de test
plus rapide et moins coûteux pour l’estimation de la
résistance du béton.
15.0
REMERCIEMENTS
Résistance à la compression estimée (MPa)
25.0
y = 1.0613x0.9761
R2 = 0.9761
10.0
5.0
0.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
Compression simple (MPa)
Figure 7. Courbe d’estimation de la résistance à la
compression du béton
Les auteurs tiennent à souligner la contribution d’autres
collègues dans cet article, spécialement Charles J.-N.
(LNBTP), Princeton J. F. (LNBTP), Casimir J. (FDS),
D’Meza S. (BME), Boisson D. (FDS), Thimus J.-F. (UCL),
Schroeder C. (ULB). Ils remercient la Faculté des
Sciences (FDS) de l’Université d’État d’Haïti (UEH), le
Bureau des Mines et de l’Energie (BME), le Programme
des Nations Unies pour le Développement (PNUD) pour
le financement partiel du projet de recherche ‘’Gestion
des débris dans l’aire métropolitaine de Port-au-Prince’’ et
particulièrement le Laboratoire National du Bâtiment et
des Travaux Publics (LNBTP) d’Haïti pour avoir mené à
bien ce projet.
RÉFÉRENCES
11
CONCLUSIONS
L’étude synthétique des matériaux de décombres
montrent que :
•
le sable est impropre (ESP = 33). Il contient
respectivement 22% de fines. Son module de
finesse est égal à 2.81. Ce sable n’est pas
recommandé pour une utilisation dans la
fabrication de béton de qualité courante,
•
le gravier est impropre (10% d’impuretés). Son
coefficient « Los Angeles » est de 33. Son
coefficient « Micro-Deval » est de 44. Ce gravier
n’est pas apte à être utilisé dans la fabrication de
béton de qualité courante,
•
les risques d’alcali-réaction et de réactions
sulfatiques internes n’ont pas été révélés,
•
les dosages formulés ont été utilisés avec succès
lors de la fabrication des éprouvettes,
•
la résistance moyenne obtenue à 28 jours des
éprouvettes-témoins de l’étude de formulation des
bétons varie de 22.4 à 23 MPa,
ce qui confirme que ces matériaux de décombres ne
pourraient pas être utilisés dans la fabrication de béton de
qualité courante. Ils peuvent néanmoins être recyclés et
réutilisés dans les travaux de maçonnerie, y compris la
fabrication d’agglomérés, et éventuellement en couche de
fondation de chaussée lorsqu’ils sont traités. Ils pourraient
également être utilisés en couche de roulement pour des
ASTM C 289-03. 2004. Standard Test Method for
Potential Alkali-Silica Reactivity of Aggregates
(Chemical Method).
ASTM C 1157. 1995. Standard Performance Specification
for Blended Hydraulic Cement.
Dreux G. et Festa J. 2006. Nouveau guide du béton et de
ses constituants. Huitième édition 1998. Troisième
tirage 2007. Editions Eyrolles.
Integrity Disaster Consultants, LLC 2010. Etude
environnementale de référence, Rapport d’évaluation
du Site - Décharge de Truitier. La Banque Mondiale,
Association Internationale de Développement.